鄂爾多斯盆地元托子地區(qū)長7儲層特征及其控制因素

楊兆偉,郭 峰

西安石油大學(xué) a.地球科學(xué)與工程學(xué)院、b.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710065

0 引言

由于長7是主力生油層,故長期以來一直對其作為生油層進(jìn)行研究。以往對盆地的儲層研究主要集中在長4+5、長6、長8,所以對長7的儲層特征、儲層成巖作用,儲層的展布研究存在認(rèn)識不清等問題。長期以來,前人對該地區(qū)的研究及認(rèn)識主要集中在沉積相、物源分析以及油藏特征等方面,綜合前人對儲層特征的研究[1-15],為了闡明長7儲層特征及其主控因素,通過鑄體薄片、掃描電子顯微鏡、高壓壓汞等對儲層巖石類型、物性及孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合分析。研究成果對長7儲層分布預(yù)測及油氣富集規(guī)律分析具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是中國中部一個被造山帶包圍的大型多旋回陸內(nèi)盆地,經(jīng)歷了中到晚更新世的演化、新元古代早期大陸裂谷和增生,隨后是新元古代至早奧陶世被動邊緣發(fā)育,然后作為二疊紀(jì)之前華北地塊的一部分。盆地延長組根據(jù)沉積特征可以分為10段,自上而下為長1到長10。長10到長7為湖盆不斷擴(kuò)張期,長6—長1為湖盆不斷減小期,其中長7達(dá)到湖盆鼎盛期。長7層段湖盆快速發(fā)育,并在長7沉積了大量的優(yōu)質(zhì)烴源巖[16-18]。其中以張家灘頁巖為典型標(biāo)志,湖盆快速擴(kuò)張,形成河流—三角洲體系[19-21]。元托子地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部,陜北斜坡西部,長7層段主要發(fā)育三角洲前緣亞相,其微相又分為水下分流河道,分流間灣及河口壩微相[22,23]。

2 長7沉積特征

2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)胡233井等560塊巖石薄片統(tǒng)計(jì)表明:砂巖碎屑物組分中主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖(圖2),其中長石含量為40.3%～56.7%,均值為47.2%;石英含量25.4%～28.3%,均值為26.3%;巖屑含量為6.9%～14.7%,均值為13.2%。填隙物含量約為13.69%,其中綠泥石、高嶺石、鐵方解石和水云母其含量占填隙物總量的86.35% (圖 3)。

圖2 鄂爾多斯盆地元托子地區(qū)長7砂巖組份三角圖Fig.2 Triangle diagram of Chang 7 sandstone composition in Yuantuozi area, Ordos Basin

圖3 鄂爾多斯盆地延長組長7儲層主要填隙物含量Fig.3 Main interstitial content in Chang 7 reservoir of Yanchang Formation, Ordos Basin

2.2 沉積微相

結(jié)合前人研究成果,結(jié)合測井相分析認(rèn)為,長7主要發(fā)育分流間灣,水下分流河道和河口壩微相(圖1)。水下分流河道常發(fā)育交錯層理、波狀層理。沉積物以砂、粉砂為主,泥質(zhì)含量極少,自然伽馬曲線常呈鐘型或箱型。分流間灣常發(fā)育沙紋層理,沉積物以黏土、粉砂為主,可見生物攪動構(gòu)造發(fā)育。河口壩常發(fā)育交錯層理、平行層理,測井曲線為漏斗形;沉積物以粉砂、中細(xì)砂為主。

圖1 鄂爾多斯盆地研究區(qū)位置和地層沉積柱狀圖Fig.1 Location and stratigraphic sedimentary histogram of the study Area

3 儲層孔喉特征

3.1 儲層孔隙類型

元托子地區(qū)長7的儲集空間類型主要為殘余粒間孔(圖4a),以及粒間膠結(jié)物或顆粒邊緣相互溶蝕形成的粒間溶孔(圖4f),粒內(nèi)溶孔(圖4f),泥化膨脹變形的微裂縫(圖4b)。

3.2 孔徑分布

根據(jù)薄片鑒定資料,研究區(qū)儲層巖石最小孔徑小于4 μm,而最大孔徑則可達(dá)到110 μm,面孔率變化范圍在0.1%～10%之間。

不同的層位孔徑分布差異性表現(xiàn)為,長71孔徑平均值為19.75 μm,面孔率為1.32%;長72孔徑平均值為25.99 μm,面孔率為3.56%;長73孔徑平均值為30.23 μm,面孔率為4.32%。綜合比較,長72孔隙半徑和面孔率較長71、長73較大?？紫栋霃?面孔率變化范圍大,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均質(zhì)性[24]。

3.3 儲層喉道特征

取175塊儲層砂巖標(biāo)本進(jìn)行壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行綜合分析(表2),根據(jù)孔隙和喉道大小劃分表的分類標(biāo)準(zhǔn)可知研究區(qū)長7儲層主要為三種孔喉類型(圖5)。A類中細(xì)喉道型,排驅(qū)壓力低,分選中等,主要發(fā)育于水下分流河道微相。B類微細(xì)喉道型,排驅(qū)壓力中等,分選中等—較差,主要發(fā)育于河口壩微相。C類微喉道型,排驅(qū)壓力高、高飽和中值壓力,分選較差,主要發(fā)育于分流間灣微相。

圖5 不同微相環(huán)境下儲層毛管壓力曲線類型Fig.5 Types of reservoir capillary pressure curves in different microfacies environments

表2 鄂爾多斯盆地元托子地區(qū)長7儲層砂巖壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of mercury intrusion parameters of Chang 7 reservoisandstone in Yuantuozi area, Ordos Basin

3.4 儲層物性特征

根據(jù)長7段600個巖心物性測試數(shù)據(jù)分析并綜合測井解釋表明:研究區(qū)長7油層組段滲透率主要分布于0.01×10-3μm2～18.49×10-3μm2。孔隙度主要分布于2.39%～17.55%(圖6)。

圖6 鄂爾多斯盆地長 7 段孔隙度滲透率分布直方圖Fig.6 Porosity and permeability distribution histogram of Chang 7 Member in Ordos Basin

4 儲層物性影響因素

4.1 沉積微相是形成物性差異的基礎(chǔ)

沉積物礦物成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度反映沉積物的環(huán)境和水動力條件。長7段沉積體系布局由分流河道,天然堤,河口壩等控制,同時也決定著砂體的發(fā)育格局。不同微相類型表現(xiàn)出不同的物性特征,水動力較強(qiáng)的水下分流河道物性好于河口壩,主要因其雜基含量少,而天然堤因粒度較細(xì)且含有泥質(zhì),物性較差(圖7)。

圖7 沉積微相對儲層物性的影響Fig.7 The influence of sedimentary microscopy on the physical properties of the reservoir

4.2 成巖作用決定后期改造的程度

沉積物成巖之后,砂巖儲層主要受各種成巖作用的改造。長7段儲層主要經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)及溶蝕作用等,根據(jù)儲層主要成巖作用發(fā)育特征和以往成巖作用研究成果將長7段孔隙演化劃分為早成巖早期、晚期及中成巖早期、晚期四個階段[25](圖8)。

圖8 元托子地區(qū)長7儲層演化史Fig.8 Evolution history of Chang 7 reservoir in Yuantuozi area

沉積物經(jīng)過成巖作用后,砂巖儲層主要受各種成巖作用的改造。元托子地區(qū)長7砂巖儲層主要經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)及溶蝕作用等。

(1)壓實(shí)作用:壓實(shí)作用是降低孔隙空間的重要因素,主要發(fā)生在成巖作用的早期階段。隨著地質(zhì)時間和顆粒受力的不斷增加,顆粒表現(xiàn)為在受壓處呈線接觸,點(diǎn)—線接觸或偶見凹凸接觸(圖4b)。區(qū)內(nèi)長7地層埋深在1 820～2 700 m,壓實(shí)作用比較強(qiáng)烈。

(2)膠結(jié)作用:儲層中一些原生和次生孔隙被填充,降低了儲層孔隙空間。區(qū)內(nèi)長7膠結(jié)作用較為發(fā)育,常見膠結(jié)物主要為黏土、硅質(zhì)及碳酸鹽巖,可見石英及自生長石,自生黏土礦物。礦物主要為綠泥石和高嶺石(圖4d)。

圖4 元托子地區(qū)長7儲層典型孔隙類型及其成巖作用鑄體薄片F(xiàn)ig.4 Typical pore types and diagenetic cast thin sections of Chang 7 reservoir in Yuantuozi area

表1 鄂爾多斯盆地元托子地區(qū)長7儲層面孔率與孔徑比較Table 1 The porosity and pore size of Chang 7 reservoir in Yuantuozi area, Ordos Basin

(3)溶蝕作用:長石礦物的溶蝕,是改善致密儲層物性的重要途徑。長石和其他礦物的溶蝕,使得巖石顆粒發(fā)生粒內(nèi)溶孔(圖4c)。有效地改善儲層的物理性質(zhì),使得儲層孔滲變好。

(4)綠泥石膜抑制作用:黏土顆粒易吸附在粒度較粗的顆粒表面形成綠泥石膜,使得顆?？箟耗芰υ鰪?qiáng),同時通過阻止石英、長石等自生加大,隔斷孔隙水,抑制后期膠結(jié),有利于殘余粒間孔保存,常表現(xiàn)為當(dāng)砂巖中綠泥石所占百分比較高時,砂巖內(nèi)粒間孔的發(fā)育程度也就越高,儲層的物性也就越好(圖4e、圖4f、圖9)。

圖9 綠泥石含量與面孔率關(guān)系Fig.9 The relationship between chlorite content and face ratio

五 結(jié)論與認(rèn)識

(1)元托子地區(qū)長7主要發(fā)育三角洲前緣沉積,進(jìn)一步劃分為分流間灣、水下分流河道、河口壩微相。儲層巖性為巖屑質(zhì)長石砂巖和長石砂巖,巖屑以變質(zhì)巖屑和火山巖屑為主,填隙物主要為高嶺石、水云母、綠泥石和鐵方解石。

(2)長7儲層可識別三種喉道類型,即A類。進(jìn)汞,退汞能力最好,孔隙度、滲透率在本地區(qū)最好。B類相比于A類,孔隙度、滲透率略次之。C類所需的排驅(qū)壓力大,滲透率、孔隙度最差。元托子長7層段喉道類型主要為C類。

(3)影響元托子長7儲層物性的因素主要有沉積微相和成巖作用。沉積微相對儲層物性具有顯著的控制作用,水下分流河道到天然堤物性變差的主要原因?yàn)轭w粒分選變差,雜基增多,堵塞填充微小孔喉。后期成巖作用對儲層物性改造程度較大,主要破壞性成巖作用為壓實(shí)作用和膠結(jié)作用,其中壓實(shí)作用為主要因素,而建設(shè)性成巖作用主要為長石顆粒及部分膠結(jié)物的溶蝕作用;綠泥石膜可以抑制壓實(shí)及膠結(jié)作用,有利于原生孔隙保存。